数字技术在历史街区活力提升中的应用研究★

韩舒伊，陈广怡，庞 颖

(东北林业大学,黑龙江 哈尔滨 150040)

历史街区是城市文化和风貌传承的重要载体,历史街区的活力提升对彰显城市魅力、提高城市空间品质、延续历史文化具有重要意义。然而历史街区建成环境复杂,影响其活力提升的因素更是错综复杂,包含物质空间、人文社会、产业经济等多元要素,因此历史街区活力提升一直以来都是学界研究的重点。近年来随着数字技术的发展,历史街区的活力提升有了新的进展。

在中国知网(CNKI)数据库对文献进行检索,以主题词“历史街区活力”进行检索,共计发文505篇。其中有关数字技术的关键词如“大数据、POI数据、热力数据、地理信息系统、数字景观”等近年来发文频率较高,可见数字技术在历史街区活力提升中的应用逐渐成为热点。数字时代的来临大大降低了历史街区多源数据的获取成本,为历史街区提供了可量化、可视化的数据基础,从而为科学规划和管理提供了重要支持。

1 数字技术在历史街区活力提升中的应用发展历程

数字技术在历史街区活力提升中的应用是一个逐渐发展和深化的过程,本文将数字技术在历史街区活力提升中的应用分为萌芽、初步发展与全面深入三个阶段。

1.1 数字化技术应用的萌芽阶段

数字技术最早于20世纪60年代—70年代应用于历史街区和建筑的保护,即利用三维扫描和摄影测量技术来创建历史街区和建筑的数字模型。这些技术主要出于保护和研究目的,尚未应用于历史街区的活力提升。

1.2 数字化技术应用的初步发展阶段

随着技术的发展,多样化的技术手段开始应用于历史街区的活力提升。例如,通过地理信息系统(GIS)和大数据的结合,对历史街区活力点的时空分布和影响因素的研究有了重大突破。同时,虚拟现实(VR)和增强现实(AR)技术开始被用于提供沉浸式的历史体验,吸引游客和提升教育价值。

1.3 数字化技术应用的全面深入阶段

数字技术在历史街区中的应用逐渐深入,实现了历史街区保护、活化和管理的全面融合。通过建立数字化管理平台、智能导览系统、社交媒体和在线互动平台,历史街区能够更好地与公众互动,同时促进文化和商业活动的融合。

2 数字技术在历史街区活力提升中的应用场景

数字技术在历史街区活力提升中的应用场景多样,本文分为数字化记录与展示、多源时空数据采集与分析、数字化管理平台三类。

1)数字化记录与展示。数字化记录指利用三维扫描、摄影测量、激光扫描等技术,对历史街区进行高精度的数字化记录,创建详细的数字模型,为历史街区活力提升提供数据底板。历史街区的数字化记录是数字化展示的基础。数字化展示指结合虚拟现实和增强现实等技术手段,为游客提供沉浸式的历史体验。游客通过虚拟导览,探索历史街区的建筑和文化,增加互动性和教育性。

2)多源时空数据采集与分析。数字技术大大提升了获取历史街区相关数据的便利性和多样性,数据来源主要包括手机信令数据、卫星定位数据、社交媒体数据、街景图像数据、兴趣点(POI)数据和热点数据等。数字技术除了应用于数据采集以外还用于历史街区活力评价、影响因素等分析,结合空间句法、语义分析法等对历史街区进行定性和定量分析,从而获得更加具有普适性和科学性的研究结果,为规划设计和运营管理的决策提供有力的支持。

3)数字化管理平台。此类应用集成多元化数字技术,构建数字化管理平台,全方位管理和监测历史文化街区。易鑫等人强调了新技术在建筑测绘、交互式可视化等领域的应用,对于加强历史街区的监测、构建数字平台以及提升日常管理效率的重要性(2021)[1]。

历史街区数字化管理平台提供了一种全新的视角和工作管理方式,通过对历史文化街区内多源数据的采集、融合和分析,实现信息互联互通、提升社会公共服务等。数字化管理平台有助于管理者在城市更新的过程中更科学地进行决策,并起到很好的宣传和推广作用,使群众更便捷地参与进来。通过提高广大居民群众对历史文化街区的了解与认同,来推动历史街区活力提升工作的进程。

3 数字技术在历史街区活力提升中的主要技术类型

1)数字重构技术。历史街区的数字重构技术是对无人机倾斜摄影技术、运动图像三维场景重建技术、BIM技术和地理信息系统等的综合利用。数字重构技术主要应用在高精度的数据采集、建模和数据库构建三个方面。

高精度的数据采集随着测绘技术的迅猛发展,推动了古建筑测绘从建筑单体逐渐拓展到历史街区,解决了传统测绘难以解决的海量化、精细化等问题。易鑫等人所采用的综合性技术手段,结合了无人机倾斜摄影测量技术和近景摄影测量技术,从不同的角度和高度对街区内部建筑群进行拍摄,从而获取详尽的纹理数据(2021)。

精细化的建模借助BIM技术,将历史建筑实体和内部构件高度还原,有助于实现历史建筑信息的全面记录和永久保存。解辉以蓟县独乐寺观音阁为例,进行BIM技术建模方法与过程的实例构建,并对该技术辅助古建筑维护的策略与作用进行分析(2017)[2]。王志新结合天津常德道95号住宅展示了BIM技术在历史风貌建筑保护上的实际应用方法,包括数据采集、信息筛选、构建族库和全寿命周期管理(2017)[3]。

基于测绘和建模技术,将各类信息进行分类、归纳与整理后构建的数据库为后期历史街区的规划设计、展示和管理提供数据支撑。张馨月应用无人机倾斜摄影、三维激光扫描、点云数据三维建模对历史街区及其古建筑进行系统且高效的信息采集,并结合地理信息系统建立历史街区“一房一产”数据库(2022)[4]。刘仁义等指出数字重构技术提高了三维建模的准确度和精细度,支持三维浏览和数据测量,构建完整的历史街区空间数据库(2022)[5]。

数字重构技术在历史街区中的应用广泛而深入,通过高精度还原历史街区的各项数据,为历史街区的保护和利用奠定了坚实基础。

2)大数据技术。近年来,大数据已成为各行各业研究的热点,随着越来越多数据的开放,大数据在历史街区活力提升中的应用越来越广泛和深入。顾家碧指出关于大数据技术与历史街区活力的相关研究,主要体现在两方面,一类是基于人的行为的大数据研究,一类是基于空间活力影响因素的研究(2020)[6]。

对人行为的研究则是客观反映街区活力的重要表征,有大量学者采用大数据的技术对人群活动进行分析。曹钰等通过百度慧眼获取天津历史街区各片街区的日均客流量,计算各街区客流密度(2020)[7]。龙瀛等选取特定时间手机信令数据上的人口密度作为活力外在表征(2016)[8]。张雨洋等利用微信宜出行分别选取工作日与节假日白天、晚上的整点时间段进行热力数据爬取来测算人口密度(2019)[9]。郑权一等使用微博签到数据作为活力外在表征对福田区的活力进行研判(2020)[10]。闵忠荣等基于百度地图热力图对南昌市历史街区街道活力进行评判(2020)[11]。

近年来国内外学者在活力点时空分布特征的基础上,采用POI大数据、路况数据、空间句法数据、街景地图数据等对历史街区的建成环境和功能业态进行分析。王成芳等以江门市历史街区保护更新规划为例,利用GIS技术和空间句法剖析历史街区的街巷路网结构及用地布局,建立在量化、实证分析基础上的历史街区保护更新规划的技术方法和流程(2012)[12]。任腾飞以北京老城历史街区为研究对象,采用定性与定量相结合的方法,运用POI、网络点评数据、可视化表达、MATALAB图像识别等数据方法对活力要素进行研究分析(2019)[13]。

除此之外利用大数据收集和分析网络舆情,对人群需求进行定性和定量分析也是学界关注的热点。通过了解社会情况、公众意愿和舆论情况,有效收集和分析网络舆情,有助于从人的需求出发提升历史街区活力。辛萍通过采集大众点评、新浪博客、新浪微博等点评类网站、日志类网站和互动讨论类网站,以及各历史街区的主要门户网站和活跃度较高的社区论坛中的网络舆情大数据,运用SD(语义分析法)量化定性的评价词汇,建立北京历史街区公共空间品质评估体系(2017)[14]。

综上所述,大数据技术为历史街区的活力提升提供了更加科学的技术手段和研究方法。大数据技术弥补了传统数据信息样本少、类型单一和采集困难等问题,大大提高了工作效率,成为协助历史街区活力研究、公众参与和设计决策的重要工具。

3)数字媒介技术。数字媒介(Digital Media)指的是以数字形式存在的内容及其接收、存储和传播的载体。数字媒介技术在历史街区活力提升的应用主要表现在两个方面,即借助互联网传播的数字媒介和依托于实体的数字景观。

数字媒介凭借互联网传播的特性已经取代传统媒体,以其为主体的数字媒介技术在历史街区活力提升中的应用越来越广泛。旷琦等对颐和路街区的街巷空间采用“数字媒介”构建新一代数字地图,集成了街区地图、交通查询、AR增强信息以及线上数字社区等功能,用户借助智能手机等简易电子设备即可获取信息(2023)[15]。黄海燕等指出“数字敦煌”中所包含的数字展和极具交互体验的游戏等数字化媒介技术的应用都体现了数字媒介的可视化属性、叙事属性、交互属性和社会属性(2016)[16]。

数字景观是将LED屏幕、投影等数字媒介与景观和建筑等实体空间相结合,通过虚实结合的方式强化体验感。信息时代全方位影响着人的行为方式和审美情趣,而数字景观的出现就是为了迎合人们对于强交互性和沉浸感的需求。黄智冠的研究从传播学的视角出发,探讨了媒体与景观之间的相互作用和影响。他的研究不仅分析了多媒体技术如何改变人们对景观的审美观念、设计手段和设计思维,还对多媒体在未来景观设计中的实用性前景进行了展望(2010)[17]。在增强建筑互动性上的应用,虞刚等利用Arduino控制系统调控张拉整体结构与人体行为之间的互动,并思考了互动建筑如何吸引人、建筑物与群体行为之间的互动关系、互动方式对人们日常生活的干预程度等问题(2018)[18]。李美萱将数字媒介应用于建筑领域分为LED类外界面、机械化外界面、投影类外界面、机械化内界面、投影类内界面和LED类内界面,并结合调研对北京三个具有不同业态类型的历史文化街区中提出数字媒介应用于历史街区建筑活化利用的新思路(2021)[19]。在增强景观互动性上的应用,詹颖探索了交互性景观设计的设计过程和组织形式(2017)[20]。蔡恒屹探讨了互动理念使城市环境动态化的可能性以及互动设计从独立个体向互联集群发展的潜力(2020)[21]。庄镇杰总结了数字媒介在历史街区中的应用形式,包括独立存在的数字景观装置、数字景观在街区顶界面、底界面和垂直界面中的应用以及数字景观在景观环境设施中的应用等(2022)[22]。

数字媒介技术极大改变了历史街区的体验方式和感受,对历史街区的活力提升起到了重要作用。

4 数字技术在历史街区活力提升中的应用发展趋势

近年来人工智能(AI)、机器学习、虚拟现实和增强现实技术的发展,将为数字孪生和元宇宙概念在历史街区活力提升中的应用打下基础,成为数字技术在历史街区活力提升中应用的未来发展趋势。

数字孪生平台是集成无人机遥感、地理信息系统、BIM技术、虚拟仿真、SLAM技术等前沿技术,融合多尺度、多分辨率、多源空间数据、城市时空大数据、城市物联感知数据,从宏观微观、室内室外构筑一个高精度、多耦合的历史文化街区数字化平台。仇保兴等认为数字孪生及其应用正在成为加快城市发展方式改造升级、顺应城市发展新趋势、把握新一轮科技变革新机遇的主要驱动(2022)[23]。杨保军等以数字规划平台为核心展开论述,讨论未来建成数字孪生城市的可能,通过建立规划设计标准的及时迭代、多尺度跨专业的网络联动、实时响应运营的动态优化,以及开放互动协同的众筹集智,最终构建实体与虚拟融合的时空城市,探索未来城市规划设计的新模式(2022)[24]。

依据《2020—2021年元宇宙发展研究报告》中的解释,元宇宙是指通过整合多种新技术而产生的新型虚实相融的互联网应用和社会形态。刘仁以福建省福州市三坊七巷为例,论述了元宇宙技术在历史文化街区保护和传承工作中的应用模式(2023)[25]。

5 结论

随着数字技术的进一步发展,数字技术在历史街区活力提升中的应用将更加多元化和智能化。数字技术对历史街区活力提升的应用可从保护历史文化、优化规划设计和提高管理效率三个方面实践。利用数字技术记录和展示历史街区及其建筑信息,将历史信息永久保存是历史街区活力提升的重要基础。利用数字技术采集和分析信息,为科学规划提供数据支撑,通过优化历史街区空间格局、功能业态以及道路交通等提升街区活力。利用数字技术搭建可视化、智能化管理平台,实时监测和调控历史街区旅游服务和公共安全,确保历史街区的安全和秩序。